HDI PCB: Fitur Utama, Aplikasi, dan Mengapa Ini Penting untuk Perangkat Berteknologi Tinggi – Victory Electronic

1. Apa itu PCB HDI?

PCB HDI (High-Density Interconnect) adalah papan sirkuit canggih yang dirancang untuk mengakomodasi elektronik kompleks di ruang yang kompak. Tidak seperti PCB tradisional, teknologi HDI menggunakanmikrovias(lubang bor laser <150μm),jejak nada halus(lebar garis/jarak ≤75μm), danlaminasi berurutanuntuk mencapai kepadatan kabel melebihi 20.000 koneksi per inci persegi.

Fitur Struktural Utama:

• Vias Buta/Terkubur: Kurangi transisi lapisan dengan menghubungkan lapisan yang berdekatan tanpa menembus seluruh papan.
• Dielektrik Tipis: Bahan seperti Megtron 6 atau Isola 370HR dengan Dk ≤3.5 untuk integritas sinyal.
• Melalui Pad-dalam-Pad: Langsung menempatkan vias di bawah bantalan komponen untuk menghemat ruang.

Aplikasi:

• Smartphone (misalnya, tumpukan HDI 15 lapis iPhone 10).
• Implan medis (alat pacu jantung dengan komponen pitch 0,4mm).
• Sistem ADAS Otomotif (modul Autopilot Tesla).

2. Apa yang Ditumpuk, Terhuyung-huyung, dan Lewati Vias di HDI PCB?

Vias Bertumpuk:
Penyelarasan vertikal mikrovia di beberapa lapisan.

• Kasus Penggunaan: Perutean memori DDR5 berkecepatan tinggi.
• Batasan: Membutuhkan pengeboran laser yang tepat (toleransi ±25μm).

Vias Terhuyung-huyung:
Offset mikrovia antar lapisan untuk mengurangi konsentrasi stres.

• Keuntungan: Meningkatkan keandalan termal sebesar 30% (IPC-6012E).
• Aturan Desain: Jarak minimal 150μm antara vias yang berdekatan.

Lewati Vias:
Mikrovia yang "melewati" lapisan perantara untuk menghubungkan lapisan yang tidak berdekatan.

• Aplikasi: Modul front-end RF di stasiun pangkalan 5G.
• Risiko: Peningkatan kapasitansi jika izin anti-bantalan <100μm.

3. Mengapa HDI PCB Penting untuk Perangkat Komunikasi 5G

Permintaan frekuensi 5G mmWave (24–40GHz):

• Kehilangan Sinyal Rendah: Tembaga kekasaran ultra-rendah HDI (≤0,5μm Ra) meminimalkan kehilangan efek kulit.
• Kontrol Impedansi: Toleransi ketat ±5% menggunakan bahan Rogers/FR-4 hibrida.
• Manajemen Termal: Substrat konduktif termal 2W/m·K (misalnya, Arlon 85N) untuk penguat daya.

Dampak Dunia Nyata:

• Radio 5G mMIMO Ericsson menggunakan PCB HDI 14 lapis untuk mencapai susunan antena 64T64R.
• Kegagalan untuk mengadopsi HDI menghasilkan kecepatan data 15–20% lebih lambat (whitepaper Qualcomm 2023).

4. Bagaimana HDI PCB Meningkatkan Integritas Sinyal dalam Aplikasi Frekuensi Tinggi

Optimasi Langkah demi Langkah:

1. Pemilihan Bahan:
   • Pilih laminasi dengan Df ≤0.002 pada 10GHz (misalnya, Panasonic Megtron 7).
   • Hindari FR-4 untuk frekuensi >5GHz.
2. Strategi Perutean:
   • Alatpasangan diferensialdengan panjang yang cocok ≤50μm.
   • Pakaijejak terlindung tanahuntuk sinyal 28GHz+.
3. Melalui Optimasi:
   • Bor belakang yang tidak digunakan melalui rintisan >85% (penting untuk PCIe 6.0).
   • Berlakumelalui tendadengan soldermask untuk mengurangi kapasitansi.

Hasil Terukur:

• Crosstalk 40% lebih rendah di tautan SerDes 25Gbps.
• Pengurangan kerugian penyisipan 0,5dB pada 28GHz.

5. Apa itu AOI (Inspeksi Optik Otomatis) dalam Manufaktur PCB HDI?

Sistem AOI menggunakan kamera 10MP dan algoritme AI untuk mendeteksi cacat pada papan HDI:

Titik Inspeksi Kritis:

• Integritas Dinding Microvia: Retakan >10μm ditandai (per IPC-A-600).
• Penyelarasan Topeng Solder: Toleransi ±35μm.
• Jejak Lebar Penyimpangan: >±15% dari desain ditolak.

Alur Kerja AOI:

1. Pemindaian Pra-Laminasi: Memeriksa pendaftaran lapisan dalam.
2. Pemindaian Pasca-Etsa: Memverifikasi akurasi jejak 75μm.
3. Inspeksi Akhir: Pemetaan ketinggian 3D untuk koplanaritas BGA.

Data Industri:

• AOI mengurangi tingkat skrap HDI dari 8% menjadi <1,2% (laporan Sirkuit Shennan 2024).
• Tingkat panggilan palsu <0,3% dengan model deep learning.